絲素/殼聚糖復(fù)配對棉織物的防皺整理

楊付霞，呂沙沙(.， 6607；.， 4703)

棉纖維含有大量的親水性基團，有很好的吸濕性能。使得棉織物在染整過程中，纖維大量吸水而膨脹，受到外力極易變形，從而造成縮水現(xiàn)象。且纖維素大分子鏈是一種剛性鏈,使得棉纖維產(chǎn)生形變后不容易恢復(fù),故彈性差,抗皺性差。因此，棉織物的抗皺整理成為我們研究的焦點。

長期以來，棉織物的抗皺整理使用的是醛(酰)胺縮合樹脂，以2D樹脂應(yīng)用最多，2D樹脂抗皺整理降低織物斷裂強度、撕破強度和耐磨性，手感也會變差，泛黃；抗皺整理的織物釋放甲醛的問題越來越引起人們的重視。

隨著國內(nèi)外綠色環(huán)保意識的不斷增強，無甲醛防皺整理已成為發(fā)展趨勢。水溶性生物蛋白—絲素，其成膜性強、與纖維素化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，將其與吸附和相溶性很好的殼聚糖進行復(fù)配得到的整理液對棉織物有很好的防皺效果，并且棉織物的其它良好性能不受影響。

1 試驗部分

1.1 試驗材料

原料：30 cm×15 cm純棉織物、蠶繭。

化學(xué)試劑：氫氧化鈉、蒸餾水、氯化鈣、殼聚糖、冰醋酸、鹽酸、氯化鎂、戊二醛等。

1.2 實驗儀器

日立電子JSM-5600 LV掃描電子顯微鏡、Instron 強力機、FAST織物風格儀、用Data Color測色配色儀測試織物白度、電熱恒溫干燥箱。

1.3 整理劑制備[1-3]

1.3.1蠶絲脫膠 溶解

一定量的蠶絲在100℃，0.5%的Na2CO3溶液中脫膠3次，每次30 min，用熱自來水沖洗3次，然后50℃烘干、剪碎。脫膠后的絲素在CaCl2∶C2H5OH∶H2O=1∶2∶8(摩爾比)，浴比1∶10，在水浴鍋75℃條件下攪拌溶解2 h，然后過濾去除不溶物，得到絲素粗溶液。

1.3.2絲素粗溶液透析

利用截留分子量10000以上的透析袋透析，先用流動的自來水透析48 h，再用蒸餾水透析6 h，每2 h換一次水。風干得純絲素溶液，采用重量法測試其濃度。用兩個小燒杯分別量取30～40 mL的溶液放在烘箱里面，水分完全蒸發(fā)掉，稱其重量，得出濃度。

1.3.3絲素降解

將所制絲素濃度調(diào)至1.63%，每130 mL絲素溶液添加3.5 mL HCl，HCl溶液濃度為3 mol/L，在水浴鍋中70℃條件下水解120 min，然后用濃度為3 mol/L的NaOH溶液滴定至中性。

1.3.4絲素/殼聚糖制備

取上面制備好的溶液，再攪拌5 h,在攪拌結(jié)束前10 min加入4.8 mL的戊二醛,最后5 min加入0.17 g的MgCl2。將降解的絲素溶液倒入燒杯中，再滴加濃度為3.5%的冰醋酸，最后邊攪拌邊放殼聚糖，殼聚糖濃度分別為0.01%，0.015%，0.025%，0.035%，0.05%，0.1%，0.15%，0.25%，0.5%。

1.4 絲素/殼聚糖對棉織物整理[4-5]

將純棉織物試樣分別放入不同殼聚糖濃度的絲素/殼聚糖溶液中，浸泡2 h，每15 min擠壓一次。先80℃溫度下預(yù)烘5 min ，再120℃烘3 min, 然后沸水將其煮沸15 min,水洗，最后60℃烘干。

2 性能測試

2.1 織物拉伸性能測試

用Instron 強力機測試織物的斷裂強度、伸長率、斷裂時間等。

測試條件：拉伸速度100 mm/min，夾距10 mm，織物試樣規(guī)格20 cm×5 cm。

2.2 織物折皺性能測試

用FAST織物風格儀測試織物的抗彎剛度、折皺回復(fù)角。

測試條件：先將試樣熨燙平整，再將試樣折疊放在固定壓力下壓5 min，然后取出測試，每個樣品取10個試樣，取平均值，試樣規(guī)格2 cm×2 cm。

2.3 織物白度測試

用Data Color測色配色儀測試織物白度。將織物折疊8層測試，經(jīng)緯向各測4次，取平均值。

2.4 織物吸濕性能測試

用101-0電熱恒溫干燥箱測定處理前后的回潮率。

2.5 電鏡觀察

電子顯微鏡(SEM)用于觀察改性后棉纖維的表面形貌，所用電子顯微鏡為日立電子JSM-5600 LV掃描電子顯微鏡，加速電壓20 kV，測試前樣品進行鍍金處理。

3 結(jié)果與分析[6-7]

3.1 整理前后棉纖維的電鏡形態(tài)分析(見圖1)

如圖1(a)所示，未經(jīng)過處理的棉纖維表面粗糙，有明顯的天然轉(zhuǎn)曲。如圖1(b)所示，織物經(jīng)過絲素/殼聚糖整理后，其粗糙的棉纖維表面被殼聚糖分子填補，絲素則使棉纖維粘連成束狀，從而使織物表面圓滑、平整。因而，經(jīng)過處理后棉纖維表面性能降低，但由于殼聚糖和絲素均為親水性高分子物，因此，整理后織物的吸濕性能略有提高。

圖1 棉纖維縱向電鏡圖

3.2 整理后對棉織物各性能的影響

3.2.1絲素/殼聚糖復(fù)配對棉織物拉伸性能的影響(見圖2)

圖2 殼聚糖濃度對棉織物拉伸性能的影響

織物經(jīng)絲素/殼聚糖處理后，與未處理的織物試樣相比，其斷裂強力有明顯的增加。如圖2(a)所示，當質(zhì)量濃度由0.015%增加到0.035%時，斷裂強力逐漸增加,而大于0.035%后，斷裂強力逐漸減小。絲素/殼聚糖溶液對棉織物進行整理時，絲素、殼聚糖分子均勻地分布在纖維表面的裂紋、凹穴及間隙處。干燥時，隨著水分的逐漸減少，絲素/殼聚糖溶液的質(zhì)量濃度和粘度逐漸增加，分子鏈逐漸靠近并相互碰撞結(jié)合成分子質(zhì)量較大的分子，在纖維上形成一層部分連續(xù)的初生絲素/殼聚糖膜，因而處理后織物的斷裂強力增加。如圖2(b)所示，織物經(jīng)絲素/殼聚糖處理后斷裂伸長率與原樣相比均降低，這可能是由于整理液偏酸性，使棉纖維部分受損所致。

3.2.2絲素/殼聚糖復(fù)配對棉織物折皺性能的影響(見表1、圖3)

由表1的數(shù)據(jù)可知,織物經(jīng)絲素/殼聚糖處理后，與未處理的織物試樣相比，其折皺回復(fù)角有明顯的增加。一方面是由于織物整理后,在表面形成了一層絲素/殼聚糖薄膜，從而提高了織物的彈性；另一方面絲素大分子在棉纖維間形成交聯(lián)鍵而導(dǎo)致織物抗彎性能增加，同時也是絲素在棉纖維上成膜導(dǎo)致纖維表面或交織點發(fā)生粘接，增加了織物剛性的緣故。當殼聚糖濃度達到一定時，絲素大分子與棉纖維間交聯(lián)鍵飽和，織物剛度趨于降低，折皺回復(fù)角減小。

表1 絲素/殼聚糖對棉織物折皺性能的影響

圖3 絲素/殼聚糖對棉織物折皺回復(fù)角的影響

由圖3可以看出,殼聚糖濃度在0.035%時，折皺回復(fù)角最大，說明此時的抗皺性最好。當殼聚糖濃度達到0.035%時，成膜性強，絲素大分子與棉纖維間交聯(lián)鍵飽和，織物剛度此時達到最大值；而殼聚糖的溶劑稀酸也可作為交聯(lián)劑，使得殼聚糖整理液能起到防皺的效果。

3.2.3絲素/殼聚糖復(fù)配對棉織物白度的影響

織物經(jīng)絲素/殼聚糖處理后，與未處理的織物試樣相比，其白度值略有增加。棉織物的CIE白度值隨著殼聚糖質(zhì)量濃度的降解而增加，白度值逐漸增加，如圖4所示。這是由于在絲素整理劑的制備過程中，三元溶劑中含有乙醇，絲素分子中也含有少量的羥基、羧基等自由基團可以與殼聚糖中的羥基形成化學(xué)鍵，增加織物白度指數(shù)的作用。

3.2.4絲素/殼聚糖對棉織物吸濕性能的影響

織物經(jīng)絲素/殼聚糖處理后，與未處理的織物試樣相比，其吸濕性略有增加。當質(zhì)量濃度由0.01%增加到0.035%時,回潮率增幅較大，然而，當殼聚糖質(zhì)量濃度大于0.035%后,回潮率逐漸減小。如圖5所示，未經(jīng)處理的棉織物的回潮率為5.22%，在濃度較小的情況下，棉織物的回潮率迅速增加，這表明處理后的棉纖維極性基團的大量生成，對水分的吸收能力大大增加；當濃度達到0.035%后隨著處理濃度的增加，在棉纖維表面形成的親水基團趨于飽和，回潮率的增加也逐漸變小。但總體變化不大。說明絲素/殼聚糖復(fù)配對織物吸濕性能影響不大。

圖4 絲素/殼聚糖對棉織物白度的影響

圖5 絲素/殼聚糖對棉織物吸濕性能的影響

4 結(jié)論

棉織物經(jīng)絲素/殼聚糖處理后，織物的折皺回復(fù)性提高，同時斷裂強力、白度也增加，織物的吸濕性能不受影響。因此可以得出當絲素濃度調(diào)至1.63%，殼聚糖濃度為0.035%時，純棉織物經(jīng)絲素/殼聚糖復(fù)配溶液整理后，織物的抗皺效果最好。棉織物的拉伸性能、抗彎剛度、白度、吸濕性也均得到一定程度的改善。

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